In den letzten Jahrzehnten hat die Anzahl der entdeckten außersolaren Planeten explodiert. Zum 1. April 2018 waren insgesamt 3.758 exoPlaneten wurden in 2.808 Systemen bestätigt, wobei 627 Systeme mehr als einen Planeten haben. Ziel dieser Suche war es, nicht nur unser Wissen über das Universum zu erweitern, sondern auch Beweise für das Leben jenseits unseres Sonnensystems zu finden.
Auf der Suche nach bewohnbaren Planeten haben Astronomen die Erde als Leitfaden verwendet. Aber würden wir einen wirklich „erdähnlichen“ Planeten erkennen, wenn wir einen sehen würden? Diese Frage wurde kürzlich in einem Artikel von zwei Professoren behandelt, von denen einer ein Exoplanetenjäger und der andere ein Experte für Geowissenschaften und Astrobiologie ist. Gemeinsam überlegen sie, welche Fortschritte (Vergangenheit und Zukunft) für die Suche nach Erde 2.0 entscheidend sind.
Das Papier mit dem Titel „Erde als Exoplanet“ erschien kürzlich online. Die Studie wurde von Tyler D. Robinson, einem ehemaligen Postdoktoranden der NASA und Assistenzprofessor der Northern Arizona University, und Christopher T. Reinhard, einem Assistenzprofessor der School of Earth and Atmospheric Studies des Georgia Institute of Technology, durchgeführt.
Für ihre Studie konzentrieren sich Robinson und Reinhard darauf, wie sich die Jagd nach bewohnbaren und bewohnten Planeten jenseits unseres Sonnensystems üblicherweise auf Erdanaloga konzentriert. Dies ist zu erwarten, da die Erde der einzige Planet ist, von dem wir wissen, dass er das Leben unterstützen kann. Wie Professor Robinson dem Space Magazine per E-Mail sagte:
„Die Erde ist - derzeit! - unser einziges Beispiel für eine bewohnbare und eine bewohnte Welt. Wenn also jemand fragt: "Wie wird ein bewohnbarer Exoplanet aussehen?" oder „Wie wird ein lebenstragender Exoplanet aussehen?“, unsere beste Option ist es, auf die Erde zu zeigen und zu sagen: „Vielleicht sieht es so aus.“ Während viele Studien andere bewohnbare Planeten (z. B. wasserbedeckte Supererden) vermutet haben, wird unser führendes Beispiel für einen voll funktionsfähigen bewohnbaren Planeten immer die Erde sein. “
Die Autoren untersuchen daher, wie Beobachtungen von Raumfahrzeugen des Sonnensystems zur Entwicklung von Ansätzen zur Erkennung von Signaturen von Bewohnbarkeit und Leben auf anderen Welten geführt haben. Dazu gehören die Pionier 10 und11 Missionen und Voyager 1 und2 Raumschiff, das in den 1970er Jahren Vorbeiflüge an vielen Körpern des Sonnensystems durchführte.
Diese Missionen, bei denen mithilfe von Photometrie und Spektroskopie Studien auf den Planeten und Monden des Sonnensystems durchgeführt wurden, ermöglichten es den Wissenschaftlern, viel über die atmosphärische Chemie und Zusammensetzung dieser Körper sowie über meteorologische Muster und Chemie zu lernen. Nachfolgende Missionen haben dazu beigetragen, indem sie wichtige Details über die Oberflächendetails und die geologische Entwicklung der Sonnenplaneten und -monde enthüllten.
zusätzlich Galileo Die Sonde führte im Dezember 1990 und 1992 Vorbeiflüge auf der Erde durch, die Planetenwissenschaftlern die erste Gelegenheit boten, unseren Planeten mit denselben Werkzeugen und Techniken zu analysieren, die zuvor im gesamten Sonnensystem angewendet wurden. Es war auch das Voyager 1 Sonde, die ein entferntes Bild der Erde aufgenommen hat, das Carl Sagan als "Pale Blue Dot" -Foto bezeichnete.
Sie stellen jedoch auch fest, dass sich die Erdatmosphäre und die Oberflächenumgebung in den letzten 4,5 Milliarden Jahren erheblich entwickelt haben. Tatsächlich ähnelte die Erde nach verschiedenen atmosphärischen und geologischen Modellen in der Vergangenheit vielen Umgebungen, die nach heutigen Maßstäben als „fremd“ angesehen wurden. Dazu gehören die vielen Eiszeiten der Erde und die frühesten Epochen, als die Uratmosphäre der Erde das Produkt vulkanischer Ausgasung war.
Wie Professor Robinson erklärte, stellt dies einige Komplikationen dar, wenn es darum geht, andere Beispiele für „hellblaue Punkte“ zu finden:
„Die Hauptkomplikation besteht darin, nicht in die Falle zu tappen, dass die Erde immer so erschienen ist, wie sie es heute tut. Unser Planet bietet also eine Vielzahl von Möglichkeiten, wie ein bewohnbarer und / oder bewohnter Planet aussehen könnte. “
Mit anderen Worten, unsere Suche nach Erdanaloga könnte eine Vielzahl von Welten aufdecken, die „erdähnlich“ sind, in dem Sinne, dass sie einer früheren (oder zukünftigen) geologischen Periode der Erde ähneln. Dazu gehören „Schneeball-Erden“, die von Gletscherschichten bedeckt sind (aber immer noch lebenswichtig sein könnten), oder sogar, wie die Erde während der Hadean- oder Archean-Äonen aussah, als noch keine sauerstoffhaltige Photosynthese stattgefunden hatte.
Dies hätte auch Auswirkungen darauf, welche Arten von Leben dort existieren könnten. Wenn zum Beispiel der Planet noch jung ist und sich seine Atmosphäre noch in seinem ursprünglichen Zustand befindet, könnte das Leben streng mikrobiell sein. Wenn der Planet jedoch Milliarden Jahre alt wäre und sich in einer interglazialen Periode befindet, könnten sich komplexere Lebensformen entwickelt haben und die Erde durchstreifen.
Robinson und Reinhard überlegen weiter, welche zukünftigen Entwicklungen beim Erkennen von „Pale Blue Dots“ helfen werden. Dazu gehören Teleskope der nächsten Generation wie das James Webb Weltraumteleskop (JWST) - geplant für den Einsatz im Jahr 2020 - und die Weitfeld-Infrarot-Vermessungsteleskop (WFIRST), das derzeit entwickelt wird. Andere Technologien umfassen Konzepte wie Starshade, mit denen die Blendung von Sternen beseitigt werden soll, damit Exoplaneten direkt abgebildet werden können.
"Das Erkennen echter hellblauer Punkte - wasserbedeckte terrestrische Welten in der bewohnbaren Zone sonnenähnlicher Sterne - erfordert Fortschritte in unserer Fähigkeit, Exoplaneten" direkt abzubilden "", sagte Robinson. „Hier verwenden Sie entweder eine Optik im Teleskop oder einen futuristisch klingenden„ Sternschatten “, der über das Teleskop hinausfliegt, um das Licht eines hellen Sterns aufzuheben und so einen schwachen Planeten zu sehen, der diesen Stern umkreist. Eine Reihe verschiedener Forschungsgruppen, darunter einige in NASA-Zentren, arbeiten daran, diese Technologien zu perfektionieren. “
Sobald Astronomen in der Lage sind, felsige Exoplaneten direkt abzubilden, können sie endlich ihre Atmosphäre im Detail untersuchen und ihre potenzielle Bewohnbarkeit genauer einschränken. Darüber hinaus kann es einen Tag geben, an dem wir die Oberflächen dieser Planeten entweder durch extrem empfindliche Teleskope oder durch Missionen von Raumfahrzeugen (wie Project Starshot) abbilden können.
Ob wir einen anderen „hellblauen Punkt“ finden oder nicht, bleibt abzuwarten. Aber in den kommenden Jahren werden wir vielleicht endlich eine gute Vorstellung davon bekommen, wie häufig (oder selten) unsere Welt wirklich ist.
